이영욱 특훈교수, ‘네이처(Nature)’지 주요 논문 게재 자외선우주망원경연구단에서 연구년 중인 세종대 이재우 부교수와 공동연구 이영욱 특훈교수, ‘네이처’, ‘사이언스’ 게재 국내 최다 기록 * 이영욱 교수(교신저자) 연구팀이 지난 30년 간 해결되지 않은 구상성단의 화학적 이질성에 대한 난제를 최초로 해결했다. * 다중종족 구상성단이 은하형성의 기본적 ‘빌딩 블럭(Building-Block)’임을 밝혀 계층적 은하형성 모델의 결정적 증거 제공했다. * 본 연구결과는 ‘네이처(Nature)’지 11월 26일자(한국시각) 게재됐으며, 주요논문으로 선정되어 이 분야 최고 권위자의 ‘해설기사(News and Views)’와 함께 게재됐다. * 이영욱 교수팀은 본 논문 포함 지금까지 총 5편의 논문을 ‘네이처(Nature)’와 ‘사이언스(Science)’에 게재하였고, 이는 국내학자 중 최다 기록이다. 천문우주학과 이영욱 교수(자외선우주망원경연구단장, 언더우드 특훈교수)가 우리은하의 형성과정의 비밀을 푸는 결정적 단서를 알아냈다. 이 연구결과는 세계적 권위의 학술지 ‘네이처(Nature)’ 최신호(11월 26일자)에 주요논문으로 게재됐다. [논문제목: “Enrichment by supernoave in globular clusters with multiple populations(다중종족을 가진 구상성단의 초신성에 의한 화학적 진화)”] 이영욱 교수(교신저자)와 세종대학교 천문우주학과 이재우 부교수(제1저자) 등 순수 국내 연구진 4인으로 구성된 연구팀은 전체 구상성단의 약 40% 이상이 다양한 화학적 진화를 거친 다중종족으로 구성됨과 이에 미치는 초신성의 결정적 영향을 규명하였다. 지난 30여 년 간 미스터리로 생각되던 구상성단 내의 화학조성의 이질성에 대한 기원을 밝힘으로써, 구상성단과 우리은하의 형성 과정을 규명하는 결정적인 단서를 제공하였다. 밤하늘의 별들이 혼자 존재하지 않고 집단으로 모여 있는 것을 성단이라고 하며, 공 모양으로 모여 있는 별의 집단을 구상성단이라고 한다. 구상성단은 수십만-수백만 개 이상의 아주 오래된 별들로 구성되어 있다. 현재까지 대부분의 구상성단에 속한 별들은 동일한 나이와 동일한 화학조성을 가진 별들이라 생각하고 있으며, 구상성단은 우주의 연대측정, 은하의 형성, 별의 진화 등을 연구하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 1970년대부터 우리은하의 구상성단에 속한 별들에서 가벼운 원소함량의 이질성이 발견되기 시작하였다. 이러한 원소함량의 이질성은 현재 우리은하에서 관측되고 있는 구상성단의 질량 규모, 동일한 나이와 화학조성을 가정한 항성진화모형을 사용하여 해결하기 힘들었던 문제이다. 연구팀은 칠레 세로토롤로 미국 국립천문대 1.0m 망원경과 칼슘필터를 사용하여 지난 2006년부터 100여 일 동안 40여 개의 구상성단과 은하중심영역에 대한 탐사 관측을 수행하였다. 관측 자료 분석 결과 우리은하에 존재하는 대부분의 구상성단은 칼슘 등 중원소 함량이 등질하게 분포되었을 것이라는 기존의 생각과는 달리, 전체 구상성단의 50% 이상에서 그 구성 별들의 칼슘함량이 매우 다양한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 구상성단 생성 당시의 불완전한 물질혼합으로 설명할 수 없으며, 여러 세대에 걸친 화학적 진화 과정을 통하여 다양한 중원소 함량을 가진 물질로부터 구상성단의 별들이 생성되었음을 의미한다. 칼슘을 포함한 특정 중원소들은 매우 무거운 별의 최후단계인 초신성 폭발의 잔재로 만들어진다. 그러므로 매우 강력한 초신성 폭발의 잔재물을 구상성단의 자체 중력 퍼텐셜로 가둬 두고 이 잔재물로부터 새로운 별들이 생성되기 위해서는 적어도 구상성단 보다 매우 무거운 왜소은하 정도의 질량규모가 필요하다. 현재 우리은하에 존재하는 대부분의 구상성단은 우리은하 내부에서 형성된 것이 아니라, 왜소은하 규모의 천체가 우리 은하에 붙잡혀 병합되는 과정 중에서 왜소은하의 중심핵만 남아 있는 것임을 강력히 시사하며 이는 계층적 합병 은하 형성 모형에 부합한다. 이 연구 결과는 구상성단에 대한 기존 학계의 패러다임을 완전히 바꿀 중요한 발견으로, 이영욱 교수팀이 지난 2005년과 2007년 ‘천체물리학저널(Astrophysical Journal)’에 발표한 이론을 증명하는 관측 결과이다. 본 연구를 함께한 이재우 교수는 이영욱 교수의 제자로 본교에서 학사 및 석사과정 일부를 수학하고, 미국 노스캐롤라이나대학에서 박사학위 후, 본교 자외선우주망원경연구단에서 박사후연구원으로 재직하였다. 현재는 세종대 천문우주학과 부교수로 재직하면서 2009년 1년 동안 본교 자외선우주망원경연구단에서 연구를 수행하며 연구년을 보내고 있다. 구상성단 M22 : 연구팀은 M22를 포함, 전체 구상성단의 약 40% 이상이 왜소은하가 우리은하에 병합되는 과정에서 남은 중심핵이라는 사실을 발견하여 우리은하의 형성 기원을 밝혔다. (사진출처 : 이재우/이영욱 교수, 칠레 세로토롤로 미국 국립천문대 1m망원경 촬영)